Análise de Chama

Experimento:

Análise de Chama

Objetivo: relacionar a cor da chama obtida pelo aquecimento de sais com as mudanças de nível energético de elétrons do átomo.

Introdução:

Como resultado da baixa energia de ionização de certas espécies, quando estas são irradiadas com energia sob a forma de calor, luz, etc, a energia luminosa absorvida pode, por exemplo, ser suficientemente elevada para fazer com que o átomo perca um elétron. Este é, então, denominado fotoelétron e explica o uso do césio (Cs) e do potássio (K) como cátodos em células fotoelétricas. Cada uma das células contém um par de eletrodos de cargas opostas e um bulbo ou cela evacuado. O eletrodo negativo é pintado com césio ou uma liga de césio e emite elétrons para uma região entre os eletrodos, quando é atingido pela luz. Esses elétrons completam o circuito e permitem a passagem de corrente através de um circuito externo. Essa corrente pode ser aproveitada para abrir portas, tocar campainhas, etc.

Os elétrons também podem ser facilmente excitados para um nível de energia superior, por exemplo, no experimento de Análise de Chama ou Teste de Chama. Neste experimento, uma amostra do sal do metal é aquecida na chama oxidante do bico de Bunsen, com o auxílio de um fio metálico que não interfere no procedimento. Nessa situação, o elétron externo da espécie de baixa energia de ionização no seu estado fundamental, é elevado para um nível de energia mais alto pelo calor da chama e se encontra agora, no seu estado excitado. Quando esse elétron retorna ao nível energético mais baixo, libera a energia absorvida sob a forma de radiação eletromagnética.

Figura 1: Ilustração da transição eletrônica.

Somente para alguns metais a energia é emitida sob a forma de luz visível, ou seja, dentro da região visível do espectro eletromagnético (Figura 2), provocando o aparecimento de cores características na chama, coloração esta específica para cada elemento.

Figura 2: Espectro eletromagnético.

Na realidade, a cor é decorrente das transições eletrônicas em espécies de vida curta que se formam momentaneamente na chama, que é rica em elétrons. No caso do metal sódio (Na), os íons são temporariamente reduzidos a seus átomos.

Na+ + e  Na

A cor amarela do sódio (na realidade um dubleto com máximos em 589,0 nm e 589,2 nm) decorre da transição eletrônica 3s1  3p1, num átomo de sódio formado na chama. As cores características da chama para os diferentes elementos não se devem todas a mesma transição, ou à mesma espécie. Assim, a cor vermelha do lítio (Li) se deve à espécie transiente hidróxido de lítio (LiOH) formada na chama. A Tabela 1 abaixo apresenta alguns exemplos:

Tabela 1 – Cores da chama e comprimentos de onda:

Espécie Cor Comprimento de onda (nm)

Lítio (Li) Vermelho-carmim 670,8

Sódio (Na) Amarelo 589,2